Вчені відкривають шлях до маніпулювання «квантовим світлом»

Вперше вчені Сіднейського та Базельського університетів у Швейцарії продемонстрували здатність маніпулювати й ідентифікувати невелику кількість взаємодіючих фотонів — пакетів світлової енергії — з високою кореляцією. Це безпрецедентне досягнення є важливою віхою в розвитку квантових технологій. Він опублікований сьогодні в Nature Physics. Стимульоване випромінювання світла, постульоване Ейнштейном у 1916 році, широко спостерігається для великої кількості фотонів і лягло в основу винаходу лазера. Завдяки цьому дослідженню стимульоване випромінювання тепер спостерігалося для окремих фотонів.

Зокрема, вчені могли виміряти пряму часову затримку між одним фотоном і парою пов’язаних фотонів, що розсіюються на одній квантовій точці, типу штучно створеного атома.

«Це відкриває двері для маніпулювання тим, що ми можемо назвати «квантовим світлом», — сказав доктор Саханд Махмудіан із Школи фізики Університету Сіднея та провідний автор дослідження.

Доктор Махмудіан сказав: «Ця фундаментальна наука відкриває шлях для прогресу в техніці вимірювання з розширеними квантами та фотонних квантових обчисленнях».

Спостерігаючи за взаємодією світла з матерією понад століття тому, вчені виявили, що світло не є пучком частинок і не хвильовою структурою енергії, але демонструє обидві характеристики, відомі як подвійність хвиля-частинка. Те, як світло взаємодіє з матерією, продовжує захоплювати вчених і людську уяву як своєю теоретичною красою, так і потужним практичним застосуванням.

Незалежно від того, як світло перетинає величезні простори міжзоряного середовища чи розробки лазера, дослідження світла є важливою наукою з важливим практичним використанням. Без цих теоретичних основ практично всі сучасні технології були б неможливі. Ні мобільних телефонів, ні глобальної мережі зв’язку, ні комп’ютерів, ні GPS, ні сучасних медичних зображень.

Однією з переваг використання світла в комунікації — через оптичні волокна — є те, що пакети світлової енергії, фотони, не легко взаємодіють один з одним. Це забезпечує передачу інформації майже без спотворень зі швидкістю світла.

Однак іноді нам хочеться, щоб світло взаємодіяло. І тут все стає складно.

Наприклад, світло використовується для вимірювання невеликих змін відстані за допомогою інструментів, які називаються інтерферометрами. Ці вимірювальні інструменти тепер є звичним явищем, чи то в передовій медичній візуалізації, чи то для важливих, але, можливо, більш прозаїчних завдань, таких як контроль якості молока, чи у формі складних інструментів, таких як LIGO, який вперше виміряв гравітаційні хвилі у 2015 році.